WASP-69b, el exoplaneta con cola

Concepto artístico del exoplaneta WASP-69b, pensado para orbitar su sol con una cola de helio similar a un cometa detrás. Imagen vía Gabriel Perez Diaz / IAC.

Los planetas y los cometas son dos cosas muy diferentes. Los planetas son lo suficientemente masivos como para tener una gravedad propia lo suficientemente fuerte como para haberse arrastrado en forma de bolas redondas. Los núcleos de los cometas son pequeños en comparación; son pequeños trozos irregulares de roca y hielo, cuyas características "colas" largas de gas y polvo solo aparecen cuando se balancean cerca del sol. Los planetas no suelen tener colas como los cometas ... excepto que ahora los astrónomos han encontrado uno que . Los científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en las Islas Canarias han demostrado que el exoplaneta gigante WASP-69b tiene una cola similar a un cometa formada por partículas de helio. Los nuevos resultados se publicaron el 6 de diciembre de 2018 en la revista Science revisada por pares.

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Las partículas de helio en la cola del WASP-69b escapan de la atmósfera del planeta debido a la presión de la radiación ultravioleta de la estrella de este mundo. La cola se arrastra detrás del planeta mientras orbita su estrella. WASP-69b es un planeta gigante gaseoso a 163 años luz de nuestro sol. Es aproximadamente del tamaño de Júpiter, pero con una masa similar a Saturno.

¿Cómo hicieron los astrónomos este descubrimiento? Cuando observaron el tránsito del planeta frente a su estrella, notaron algo interesante. Como explicó Lisa Nortmann de IAC, autora principal del nuevo artículo:

Observamos una atenuación más fuerte y duradera de la luz de las estrellas en una región del espectro donde el gas helio absorbe la luz. La mayor duración de esta absorción nos permite inferir la presencia de una cola.

Esta es la primera vez que podemos observar una cola de helio. Antes, se suponía que si el helio está en la [capa atmosférica más externa de un] planeta, podría escapar y formar una cola.

Eso se basó en modelos, pero esta es la primera vez que podemos observarlo mientras todavía está frente a la estrella, cuando el planeta ya no está frente a la estrella.

Los cometas, como en esta vista del cometa 45P / Honda-Mrkos-Pajdušáková, que pasó por la Tierra en 2017, son famosos por sus hermosas colas largas. Las colas pueden tener millones de millas de largo. Están hechos de polvo y gases. Imagen vía Gerald Rhemann / NASA.

Las observaciones se realizaron utilizando el instrumento CARMENES, un espectrógrafo, en el telescopio de 3.5 metros del Observatorio de Calar Alto en Almer, España. El espectrógrafo cubrió simultáneamente tanto el rango de longitud de onda visible como el rango de infrarrojo cercano en Alta resolución espectral. Por lo tanto, reveló la composición de la atmósfera del planeta, y los astrónomos pudieron determinar la velocidad de las partículas de helio que abandonan el campo gravitacional del planeta y la longitud de la cola que producen.

¿Cuan genial es eso? Aparentemente, incluso los planetas pueden lucir colas, si las condiciones son las correctas.

El nuevo documento también anuncia algunos resultados adicionales además de la cola planetaria. También se estudiaron otros cuatro exoplanetas de la misma manera: exoplanetas de Júpiter HD 189733b y HD 209458b, el planeta gigante extremadamente caliente KELT-9b y el exoplaneta cálido del tamaño de Neptuno Gliese 436b. Sorprendentemente, los últimos tres de esos planetas también tienen exosferas de helio, lo cual es inesperado. HD 189733b está absorbiendo helio, pero la envoltura de helio alrededor del planeta es más compacta y no forma una cola en este caso.

Los cinco planetas también se observaron utilizando la Misión de Rayos X Multi-Mirror de la Agencia Espacial Europea (XMM-Newton). Se encontró helio en la atmósfera de los planetas que reciben la mayor cantidad de rayos X y radiación ultravioleta extrema de sus estrellas anfitrionas. Como Enric Pall, investigador de IAC y coautor del artículo, dijo:

Este es un primer gran paso para descubrir cómo evolucionan las atmósferas de exoplanetas a lo largo del tiempo y de qué podría resultar la distribución de masas y radios de la población observada de los planetas super-Tierra y mini-Neptuno.

En 2011, también se descubrió que el exoplaneta del tamaño de Neptuno Gliese 436b tenía una cola, que se muestra en el concepto de este artista, compuesta de hidrógeno. Imagen vía NASA / ESA / STScI / G. Tocino.

Estas observaciones adicionales son útiles para mostrar cómo la radiación extrema de una estrella puede eliminar las atmósferas gruesas de los planetas gigantes, dejando atrás sus núcleos rocosos más pequeños: esos planetas podrían parecerse a la Tierra o Venus. Según Michael Salz, investigador de la Universidad de Hamburgo y primer autor de una publicación complementaria del mismo equipo de investigación:

En el pasado, los estudios de escape atmosférico, como el que hemos visto en WASP-69b, se basaron en observaciones espaciales de hidrógeno en el ultravioleta lejano, una región espectral de acceso muy limitado y fuertemente afectada por la absorción interestelar. Nuestros resultados muestran que el helio es un nuevo marcador muy prometedor para estudiar el escape atmosférico en exoplanetas.

WASP69b no es el primer exoplaneta que se encuentra con una cola. En 2014, los astrónomos descubrieron que Gliese 436b, aproximadamente del tamaño y la masa de Neptuno y a 30 años luz de distancia, también parecía tener una cola similar a un cometa, pero compuesta de hidrógeno en lugar de helio. Si bien tales colas planetarias pueden no ser tan comunes, ese descubrimiento, y ahora el nuevo, muestra que pueden ocurrir.

En pocas palabras: los cometas son famosos por sus colas hermosas, largas y brillantes. Una nueva investigación confirma que incluso los planetas, como WASP-69b, a veces también pueden tener colas.

Fuente: detección en tierra de una atmósfera de helio extendida en el exoplaneta de masa de Saturno WASP-69b

Via EurekAlert